Використання методики аналізу іммобілізованих дріжджів saccharomyces cerevisiae в біотехнологічній промисловості

Abstract

Робота присвячена сучасному стану та проблемам іммобілізації клітин мікроорганізмів, а також довгостроковому зберіганню систем іммобілізованих клітин для потреб біотехнологічних виробництв. В експериментальній частині розроблені умови іммобілізації дріжджових клітин S. cerevisiae в альгінатному гелі та визначення їх життєздатності, що давало високу повторюваність результатів дослідів. Результати експериментів показали, що життєздатність іммобілізованих клітин була вище, чим вільних клітин дріжджів. Так, при заморожуванні дріжджів в 1 % розчині альгінату натрію зі швидкостями 1, 5, 10, 15°С/хв. і при зануренні в рідкий азот кількість життєздатних клітин становила: 90,8; 74,5; 38,1; 16,0; 1,8 %. На основі аналізу літературних джерел, можна зробити висновок що, гелева матриця проявляє кріопротективну дію на клітини дріжджів у процесі заморожування. Вивчено комплексний вплив режимів охолодження та консервуючих захисних середовищ, що містять альгінат натрію, на життєздатність дріжджів. Експериментально показано перевагу зберігання клітин в іммобілізованому стані. Встановлено, що на життєздатність клітин S. cerevisiae в процесі кріоконсервування впливають швидкість охолодження і склад середовища консервування. У всіх середовищах заморожування, як без захисних компонентів, так і з додаванням кріопротектора, найбільш високі результати отримані при охолодженні зі швидкістю 1 °С/хв. Показники життєздатності в зразках становили: 73,1 % – у дистильованій воді; 90,8 % – в 1 % розчині альгінату натрію; 87,1 % – в 5 % розчині ДМСО і 86,1 % – в 1 % розчині альгінату натрію з додаванням 5 % ДМСО. При заморожуванні клітин в 5 % розчині ДМСО і в 1 % розчині альгінату натрію з додаванням 5 % ДМСО, кількість життєздатних клітин також зменшувалася в міру підвищення швидкості охолодження, але вірогідно не відрізнялася від показника життєздатності клітин у зразках заморожених в 1 % розчині альгінату натрію. Для клітин S. cerevisiae найкращі результати за життєздатністю отримані при повільному охолодженні для всіх кріозахисних середовищ. Одержані результати дозволяють рекомендувати альгінат натрію як носій кріоконсервованих іммобілізованих клітин при використанні в біотехнологічних виробництвах для одержання біологічно активних речовин.

Article is devoted to the current state and problems of microbial cells immobilization and also prolonged storage of immobilized cells systems for the aims of biotechnological industry. In the experimental part immobilization conditions for the cells S. cerevisiae in alginate gel and vitality test, which had given high reproducibility of experimental results, were developed. Experimental results showed that viability of immobilized cells was higher than that of free yeast cells. It is possible that gel matrix has a protective effect on yeast cells during freezing. Comprehensive effect of cooling modes and preservation protective mediums, which contain sodium alginate, on viability of yeasts has been investigated. Advantage of yeast cells storage in immobilized state was shown experimentally. It was found that cooling mode and composition of preservation medium affect on the viability of S. cerevisiae cells during cryopreservation. In all freezing medium, both without protective components and with addition of a cryoprotective agent, the best results were obtained with cooling at a rate of 1°C/min. Viability indices in the samples were: 73.1 % – in distilled water; 90.8 % – in 1 % sodium alginate solution; 87.1 % – in 5 % DMSO solution and 86.1 % – in 1 % sodium alginate solution with the addition of 5 % DMSO. When cells were frozen in a 5 % DMSO solution and in a 1 % sodium alginate solution with the addition of 5 % DMSO, number of viable cells also decreased as cooling rate increased, but, probably, did not differ from the cell viability index in those samples that were frozen in 1 % sodium alginate solution. The highest results of viability for S. cerevisiae yeast cells were obtained during slow cooling for all cryoprotective mediums. For the first time, high cryoprotective properties of sodium alginate solution, were shown. Obtained results are enable to recommend the sodium alginate as a carrier for cryopreserved immobilized cells when using it in biotechnological processing for biologically active substances production.